化學科

本研究希望找出一種環保的回收黃金方法，不僅可應用於低濃度之鉛離子檢測，並且可以形成10nm左右的含金奈米粒子。 我們常聽到：「黃金如同鉑金和石墨一般，均可視為惰性電極，於正極只負責傳輸電子。」這樣的說法真的完全正確嗎？經本研究發現，當電解質改為十二烷硫酸鹽、硫代尿素及助導電劑等混合溶液時，正極的金原子會進行氧化反應，失去電子後形成含金奈米粒子，不僅能從正極基板剝除，形成陽極泥沉澱或還原電鍍到負極上，沉泥透過改質更可以得到不同尺寸的含金奈米粒子。 研究結果證實可從電子垃圾中環保地回收黃金，有效地替代了傳統強腐蝕性的王水或劇毒的氰化物等溶金技術，並能快速且低成本地檢測水質鉛離子含量。

本研究利用自製旋光儀觀察測量具旋光性物質的過程，發現旋光儀的光源以發光二極體（紅光）及雷射筆紅光當光源、玻璃平底試管長12㎝的效果最好。砂糖、冰糖、蜂蜜、麥芽糖、代糖、葡萄糖、乳糖溶液的旋光性皆為右旋，而果糖的旋光性為左旋。本研究再進一步利用旋光儀測量比較不同濃度的茶類及糖類之旋光度及抗氧化性，發現茶類的旋光度及抗氧化性與濃度均呈正向相關；而糖類除果糖為左旋外，右旋的糖類旋光度與濃度亦呈正向相關；但抗氧化性與濃度卻呈負向相關，果糖亦同。

現今人們追求色彩，染料汙染已不容小覷。過去人們使用活性碳處理染料汙染，卻不能重複使用，與現今重視的綠色科學相違背，為了達到吸附後又能重複利用的目的，本研究使用廢棄稻殼製作吸附劑，並結合光觸媒，能同時吸附並分解染料。 實驗發現：使用稻殼可製作出的二氧化矽吸附劑約占原稻殼的10%；採用已磨碎、pH=0.74並加熱100度2小時(使醣類水解)、500℃燃燒2小時(燒去粗纖維)可得最純白的SiO2，對於1A、2 mL亞甲藍有最好的吸附效果(吸附率約80%/5 mg，而市售矽藻土<20%，活性碳<70%)；與同樣主要是SiO2組成的矽藻土相比，稻殼氧化矽具有不易吸水的特性；此外，實驗使用自製檸檬酸鈦製作光觸媒並與稻殼氧化矽結合，發現TiO2/SiO2=1：5時具有較佳的褪色效果但復原時間長。

我們測試出明礬在鹼性環境下產生白色絮狀沉澱。只要利用調配好的NH4Cl－NH4OH溶液加上茜素紅色素，便能經由顏色變化(紫→紅)快速的檢測出來。連肉眼都無法辨識出白色沉澱的狀態，只要一滴加茜素紅色素，就能馬上判斷這食物中是否含有明礬存在。後續建立一個標準圖表，只要拿到一個未知濃度的樣品滴加茜素紅色素，然後對照標準圖表便能推定出明礬的濃度。這樣以簡易的測量方法，讓我們可以在國中的實驗室中，以幾百元打造出來的設備，輕易測出食品中明礬添加物是否過量，也能對我們面臨的食安問題多了一層把關。而且實驗測試能檢測明礬達到0.0005M的濃度。由這樣的試劑組合，能將明礬檢測靈敏度提高到法令規定的22倍以上。

相較於玻璃，3C產品的保護蓋板以 PC （聚碳酸酯）為材料時，能更加安全、降低重量、更容易加工，但 PC 板的鉛筆硬度小於 9B ，非常容易刮傷，因此我們透過溶膠－凝膠法的反應條件研究，調整前驅物矽烷氧化物（silicone alkoxides）的結構與比例，在不同反應條件（ pH 值的調控以及水與乙醇溶劑的使用量）中進行反應，並加入合適的熱起始劑與偶聯劑後，置入烘箱固化成型。最後以自製的鉛筆硬度機測量其塗料硬度，製備出能將 PC 板硬度提升至 H 等級且密著度為 5B 的透明增硬膜。

添加奈米碳管搖晃後發現，兩不相溶之溶劑其界面處會形成的微胞，且存留時間會較長。我們利用Fe3O4顆粒及奈米鐵磁流體，與奈米碳管複合形成具磁性的固體顆粒，加入油品經振盪後會形成由固體顆粒包覆的乳液系統，稱為皮克林乳液(pickering emulsion)。改變複合粒子的比例，發現Fe3O4與奈米碳管系統包覆的微胞，因粒徑差異大故不具規律性；反之，鐵磁流體與奈米碳管系統之微胞隨奈米碳管比例增加，粒徑越小、數量漸增、存留時間增加，改質奈米碳管可以改變微胞包覆型態；綜合上述，奈米碳管是穩定皮克林乳液的關鍵。我們利用複合固體顆粒的磁性，進行廢油回收，發現奈米鐵磁流體系統的回收率可達77%，具有可觀的回收率表現。

我們利用粉筆為載體，筆芯為電極，進行電解水的反應。粉筆浸泡電解液後，接著在粉筆表面均勻滴上廣用指示劑，如為中性溶液，則粉筆呈綠色。電解時，正極產生H +，pH值下降，使得顏色呈黃色；負極產生OH -，pH值上升，使顏色呈藍色。在通電過程中，黃色向負極移動，藍色向正極移動，由此可觀察到H + 和OH - 離子的移動情形，粉筆也呈現出彩虹般的顏色變化。 由離子的移動速度，推論H + 在水中會以H3O+(水合離子)的形式存在。在水中加入幫助導電之電解質，則因離子不同對H + 和OH - 離子的移動速率有明顯的影響。 此實驗器材簡便，且將國中多種實驗進行整合，如:電解水、酸鹼中和、元素分類…等，還能結合藝術創作，讓實驗充滿趣味。

本研究主要是探討錯離子是否可以通過蛋膜及其相關的問題。我們經由蒐集現有資料後做出比較有可能的假設再進行實驗，證明不只有離子可以通過，錯離子也是可以通過蛋膜的。並藉由在課堂上學習到有關滲透和擴散的知識，加上紫外光光譜和導電度計的運用，加以得知通透速率，並進一步做更深入之研究。

本研究是以海產殼為主角，得到以下結果： 1、 蛤蠣、海瓜子、風螺、蠔及九孔的殼碳酸鹽含量高，蝦子殼沒有。 2、 以海瓜子殼和鹽酸反應，用不同液體做排水集氣法收集二氧化碳，體積以：汽水>酒精>水>油。 3、 以排水集氣收集二氧化碳，產量分別是：海瓜子>蛤蠣>蠔>風螺 >九孔>螃蟹>蝦子。 4、 鹽酸溫度越高、濃度越大，貝殼顆粒越小，反應速率越快。 5、 自製簡易裝置測量，發現氣體的溶解度隨著溫度的上升而下降。 6、 海產殼顆粒越小，對銅離子的吸附能力越好。以殼種分：海瓜子＝風螺 ＞蠔 ＞九孔 ＞蛤蠣。 7、 海產殼顆粒越小，吸附乙酸乙酯的能力越強。以殼種分吸附能力為：海瓜子＞風螺＞蠔＞九孔＞蛤蠣。 8、 以殼粉製作成粉筆。

植物纖維中可食者稱「膳食纖維」，選擇常用蔬果做實驗，期望對人類有所裨益。本實驗經由觀察植物化酒為水的現象，藉膳食纖維的特性，去探討其原因與「分子間作用力」的相關性： 一、「非水溶性」膳食纖維可以吸收酒精和水份 。 二、膳食纖維有很多親水基團，而水的極性大於酒精，但實驗卻發現植物親酒精更勝於水： (一) 酒精和水發生「競爭取代」的現象。 (二) 膳食纖維有親脂端會吸油，而酒精也有親脂端。 三、極性分子有正極偶、負極偶，利用TDS＆EC（總溶解固體量與電導度）測量儀，測出膳食纖維可吸引電解質。 四、蛋白質在酒精、醋酸、鹽酸中會產生變性，而「水溶性」膳食纖維可以吸附蛋白質形成保護膜，減少變性。